1.2. Атомно-молекулярная теория

Основные положения теории были сформулированы Д. Дальтоном в начале XIX в. и заключаются в следующем:

1. Каждый элемент состоит из мельчайших частиц, называемых атомами.

2. Все атомы одного элемента одинаковы.

3. Атомы разных элементов обладают разными свойствами.

4. Атомы не создаются и не разрушаются в химических реакциях.

5. В результате комбинации атомов двух или нескольких элементов образуются молекулы.

6. В данном соединении относительные количества атомов разных сортов и сорта этих атомов всегда постоянны.

Для характеристики атомов и молекул используют понятия относительной атомной массы (А_r), относительной молекулярной массы (M_r) и молярной массы вещества (М_В).

Масса атома любого элемента (абсолютная атомная масса атома) равна произведению его относительной атомной массы на атомную единицу массы (а.е.м.):

m_э = A_r^. (а.е.м.).

1 а.е.м. = 1,6606^.10^-27кг.

Пример 1.9. Найти массу атома кислорода (абсолютную массу атома кислорода).

Решение. Масса атома кислорода составляет

А_о = 16 ^. 1,66^.10^-27 = 2,656^.10^-26кг = 2,656^.10^-23г.

1.3. Способы выражения концентрации растворов

Концентрация вещества – физическая величина (размерная или безразмерная), определяющая количественный состав раствора или смеси. Приведем наиболее употребительные способы выражения концентрации растворов.

Молярная концентрация вещества В, или концентрация количества вещества (символ с_В, единица моль/м³ или моль/л), представляет собой отношение количества растворенного вещества В к объему раствора:

(1.9)

Часто используют сокращенную форму записи единицы молярной концентрации М≡моль/л. Термин «молярность» использовать не рекомендуется. Вместо него следует применять термин «молярная концентрация».

Молярная концентрация эквивалентов вещества В (символ с_эк(В), единица – моль/м³ или моль/л) равна отношению количества вещества эквивалентов В n_эк(В) к объему раствора V_p:

. (1.10)

Сокращенное обозначение единицы молярной концентрации эквивалентов вещества – н, н≡моль/л. Молярная концентрация эквивалентов вещества В в z_B раз больше его молярной концентрации. Применение ранее использовавшихся терминов «нормальность» и «нормальная концентрация», а также обозначения N не рекомендуется.

Произведение молярной концентрации эквивалентов вещества В на объем раствора V_p равно количеству эквивалентов этого вещества. Поэтому для реакции, в которой участвуют равные количества эквивалентов веществ А и В, справедливо соотношение (1.11), лежащее в основе титриметрических (объёмных) методов анализа:

c_эк(А)^.V_p(A)=c_эк(В)^.V_p(B) (1.11)

Моляльная концентрация (моляльность) вещества В в растворе (символ с_m(B), единица – моль/кг) – это количество растворенного вещества В, деленное на массу m_s растворителя:

(1.12)

Титр раствора вещества В (символ Т, единица – г/мл) – концентрация стандартного раствора, равная массе вещества В (m_В), содержащегося в 1мл раствора:

(1.13)

Используют также титр по определяемому веществу ( символ Т(В/Х), единица – г/мл) – это масса определяемого вещества Х, которой соответствует 1мл рабочего раствора титранта.

Молярная доля растворенного вещества В (символ х_В, безразмерная величина) равна отношению количества этого вещества (n_B) к суммарному количеству всех веществ, входящих в состав раствора, включая растворитель:

. (1.14)

Принято обозначать нижним индексом (1) растворитель, а индексами (2,3,…,i) – растворенные вещества.

Массовая доля растворенного вещества В (символ ω_В, безразмерная величина) равна отношению массы растворенного вещества В к массе раствора (m_p):

(1.15)

Пример 1.10. Вычислить молярную концентрацию, молярную концентрацию эквивалентов и моляльность сульфата меди в растворе с концентрациейи плотностью ρ = 1,107г/см³.

Решение.Найдем значение молярной массы и молярной массы эквивалентов CuSO₄, учитывая, что число эквивалентности соли равно двум:

г/моль; г/моль.

Массу 1 литра раствора составит:

m = ρ∙V = 1,107 г/см³∙1000 см³ = 1107 г.

В 100г раствора с ω = 0,1 содержится 10г CuSO₄ и 90г воды. Следовательно, массу сульфата меди, содержащуюся в 1л или, что то же самое, в 1107г раствора, можно найти из пропорции: